Założenie nowego start-upu zajmującego się biomateriałami jest trudniejsze niż myślisz

Jedwab pajęczy, od dawna ceniony za swoją wytrzymałość i elastyczność, wywołał furię w świecie bioprodukcji, ponieważ firmy szukają sposobów na tanie zwiększenie produkcji jedwabiu, który można wykorzystać we wszystkim, od sprzętu taktycznego po szwy i tekstylia. Jednak kompleksowe badanie przeprowadzone przez zespół studentów z całego kraju, w tym Ghita Guessous z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, pokazuje, że przed branżą jedwabiu pajęczego stoi wiele wyzwań. Artykuł, którego autorami są wszyscy studenci, ukazał się w czasopiśmie Biomateriały i inżynieria ACS.

Zespół, który współpracował spójnie, mimo że nigdy nie spotkał się osobiście, początkowo powstał za pośrednictwem organizacji non-profit o nazwie Nucleate, globalnej organizacji, której celem jest udostępnienie wszystkim edukacji biotechnologicznej poprzez zapewnianie programów, wydarzeń i zasobów o otwartym dostępie. Kilku członków było zainteresowanych badaniem trendów w zakresie innowacji w biotechnologii, a produkcja jedwabiu pajęczego wzbudziła ich zainteresowanie.

„Nasze podejście, łączące zasoby z literatury akademickiej, patentów, danych rynkowych i ekspertów, pozwoliło nam namalować świadomy obraz, zakorzeniony w danych i daleki od cyklów szumu, jaki widziała branża” – stwierdził pierwszy autor Guessous, który ukończył studia wiosną ubiegłego roku z doktoratem w fizyce.

Przegląd literatury akademickiej polegał na przeczesaniu setek artykułów z zakresu mikrobiologii, genetyki i materiałoznawstwa w celu znalezienia odpowiednich informacji, które można było zsyntetyzować w studium przypadku. W podobny sposób dokonali przeglądu ogromnych ilości danych rynkowych, aby zobaczyć, jak startupy w tej branży radziły sobie na przestrzeni lat.

Mając na uwadze przedsiębiorczość, zespół przyjrzał się także patentom, które zawierają ogromną ilość informacji naukowych. Co zaskakujące, odkryli ponad 2400 patentów związanych z produkcją jedwabiu pajęczego.

Zespół skontaktował się także z ekspertami w tej dziedzinie, którymi byli nie tylko naukowcy, ale także eksperci branżowi – ci, którzy pracowali w dużych organizacjach o ugruntowanej pozycji i start-upach, a także inwestorzy kapitału wysokiego ryzyka, którzy zainwestowali w te firmy.

„Kiedy rozpoczęliśmy te badania, byliśmy bardzo podekscytowani faktem, że produkcja jedwabiu pajęczego będzie kolejną wielką rzeczą” – stwierdził Anthony Bui, współautor badania, który niedawno ukończył Cornell University z tytułem doktora. w mikrobiologii. „Jednak rozmawiając z różnymi ludźmi osadzonymi w tej przestrzeni, uzyskaliśmy znacznie bardziej otrzeźwiające spojrzenie”.

Wirowanie na skalę

Jednym z największych wyzwań w produkcji jedwabiu pajęczego jest jego produkcja na dużą skalę, ponieważ, jak się okazuje, pająki są bardzo terytorialne i kanibalistyczne, co sprawia, że ​​duże farmy pająków są problematyczne (i przerażające).

Aby temu zaradzić, naukowcy zajęli się genetyczną modyfikacją innych żywych organizmów, tak aby przenosiły gen produkujący jedwab – jest to proces zwany ekspresją heterologiczną. Niektórzy naukowcy połączyli nawet geny jedwabiu pajęczego z kozami, które wytwarzają jedwab w swoim mleku. Inni uważają za potencjalnych producentów lucernę, jedwabniki, drożdże, a nawet bakterie, chociaż jedwab może być toksyczny dla żywicieli. Zmniejszanie tej toksyczności pozostaje aktywnym obszarem badań.

Jednym z celów badania było podkreślenie zalet i wad potencjalnych organizmów żywicielskich oraz znalezienie złotego środka między jakością a kosztem. Ostatecznie droga naprzód może podążać śladami innej branży.

„Podobnie jak świat farmaceutyczny w dużej mierze przeszedł na wykorzystywanie organizmów jednokomórkowych, które można hodować w laboratorium i w dużych bioreaktorach, wiele z nich zdecydowało się na wykorzystanie drobnoustrojów i bakterii do produkcji pajęczego jedwabiu” – stwierdził Guessous.

Chociaż na początku mogło to być zniechęcające, zespół twierdzi, że odkrycie tych wyzwań podkreśliło cel ich studium przypadku: podkreślenie wszystkich białych przestrzeni, w których badania akademickie mogłyby przyczynić się do rozwiązania niektórych nieuregulowanych problemów, przed którymi stoi branża.

W ostatniej części artykułu omówiono potencjalne zastosowania i kompromisy, które należy wziąć pod uwagę przy wejściu na konkretny rynek. Najbardziej oczywistym rynkiem jest moda, gdzie jedwab z jedwabników jest już szeroko stosowany; Jednakże nowym tekstyliom niezwykle trudno jest przebić się przez branżę, w której poliester, tworzywa sztuczne i inne materiały można wytwarzać tak tanio. Nawet w modzie luksusowej, gdzie podstawą jest jedwab, jedwab pajęczy jest na tym etapie znacznie droższy w produkcji.

Bardziej prawdopodobnym przedsięwzięciem jest wykorzystanie jedwabiu pajęczego w wysokiej jakości materiałach, w których priorytetem jest lekkość i trwałość – od kamizelek kuloodpornych po panele samochodowe. Jedwab pajęczy może również znaleźć się w butelce szamponu lub balsamie do ciała, zapewniając pożądany połysk i gładkość.

Praca nad tym studium przypadku otworzyła mi oczy, chociaż zespół nie jest całkowicie zniechęcony do pracy w przyszłości w obszarze bioprodukcji.

„Byłem bardzo podekscytowany, ale po zapoznaniu się ze wszystkimi wyzwaniami powiedziałbym, że czuję się teraz trochę bardziej konserwatywnie” – stwierdził Bui. „Nadal jestem optymistą, ale bardziej ostrożnym”.

„Czuję to samo” – zgodził się Guessous. „Nauczyłem się, że ważne jest rozważenie potencjału skalowalności dowolnego produktu przed wprowadzeniem go na rynek w tego typu przedsięwzięciach. Nasze badanie stanowi model dla tego rodzaju spostrzeżeń, które mogą stanowić podstawę zarówno programów badań akademickich, jak i decyzji przedsiębiorców. Miejmy nadzieję, że tak się stanie przydatne źródło informacji dla każdego, kto ma dość odwagi, aby uruchomić kolejny rewolucyjny startup!”

Pełna lista autorów: Ghita Guessous i Gabriel Manzanarez (obaj UC San Diego), Lauren Blake (Uniwersytet Tufts), Anthony Bui (Uniwersytet Cornell) i Yelim Woo (Uniwersytet w Bostonie).